[发明专利]用于低功率负载的智能电子开关

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年3月31日提交的题为“用于低功率负载的智能电子开关(SMART ELECTRONIC SWITCH FOR LOW-POWER LOADS)”的共同转让美国专利申请No.12/751,324的优先权，其是于2009年4月24日提交的题为“具有零电流开态的智能负载控制装置(SMART LOAD CONTROL DEVICE HAVING A ZERO-CURRENT OFF STATE)”的共同转让美国临时专利申请No.61/172,511，以及于2009年7月20日提交的题为“用于低功率负载的智能电子开关(SMART ELECTRONIC SWITCH FOR LOW-POWER LOADS)”的共同转让美国临时申请No.61/226,990的非临时申请，通过引用将上述专利申请的全部公开内容通过参考并入本文。

技术领域

本发明涉及负载控制装置，其用于控制从交流(AC)电源传送至电负载的功率，且更具体地涉及具有控制器、闩锁继电器、以及电源的“智能”双线电子开关，其将AC电源的基本上所有的线电压都提供至负载，并以不会导致负载的不适当运行的方式使电流流过负载。

背景技术

典型的负载控制装置可操作用于控制从交流(AC)电源传送至电负载(例如照明负载或电机负载)的功率量。壁装式负载控制装置适于安装至标准电暗线箱。调光开关包括可控导电装置(诸如三端双向可控硅开关之类的双向半导体开关)，其串联在电源和负载之间。在AC电源的半周期部分中，控制可控导电装置的导电和不导电，由此控制传送至负载的功率量(例如利用相位控制调光技术)。“智能”调光开关(即数字调光开关)包括用于控制半导体开关的微处理器(或类似控制器)，以及用于为微处理器供电的电源。此外，智能调光开关可包括全部由电源供电的存储器、通信电路、以及多个发光二极管(LED)。

电子开关(即数字开关)包括可控导电装置(例如继电器或双向半导体开关)、微处理器、和电源。与智能调光开关相反，不利用相位控制调光技术来控制电子开关的可控导电装置，而是在AC电源的每半个周期期间控制其导电或不导电，由此触发电负载的导通和断开。通常，壁装式电子开关不需要AC电源的中性点侧的接头(即，电子开关是“双线”装置)。这在电子开关以改型安装方式(即，取代其中没有中性点接头的电暗线箱中的现有开关或负载控制装置)安装时特别有用。

为了充电，双线电子开关的电源必须产生电源两端的电压量。因此，不是所有的AC电源的AC线电压都适于为电负载供电，且电负载可能不会适当运行。例如，如果电负载是照明负载，则照明负载不会按最大可能强度来进行照明。此外，电源必须使电流流过受控电负载以便充电，这会使某些类型的电负载产生问题。例如，当电负载是照明负载时，电源电流的幅度不能大到致使照明负载照明或闪烁的程度。而且，对于某些负载，例如紧凑型荧光灯来说，不能传导正弦电流，且因此电流不能在AC电源的线周期的某些部分期间传导通过这些电负载。

因此，需要具有用于导通和断开负载的控制器以及单电源的电子开关，该单电源以不会导致负载的不适当运行的方式操作。

发明内容

根据本发明的实施例，双线电子开关适于连接在AC电源和电负载之间，以用于导通和断开电负载，该双线电子开关包括：可控导电装置，其适于串联连接在电源和负载之间；控制器，其可操作连接可控导电装置，用以控制可控传导；输出电容，其可操作以产生用于为控制器供电的DC电源电压；以及内嵌(in-line)电源，其在输出电容相对于AC电源的频率异步充电时进行控制，以致内嵌电源可操作用于在每半个周期期间的任意时刻开始和停止充电。可控导电装置适于在可控导电装置导电时将负载电流传导通过负载。控制器使可控导电装置导电和不导电，以分别导通和断开负载。内嵌电源与可控导电装置串联连接，且还连接至输出电容以在输出电容充电时进行控制，以便在可控导电装置导电时在输出电容上产生DC电源电压。在输出电容充电时，在内嵌电源上产生的电压的幅度基本上比AC电源的AC线电压的峰值电压小。输出电容在可控导电装置导电时适于传导负载电流达AC电源的线周期的至少一部分时间。电源在AC电源的每半个周期期间至少对输出电容开始和停止充电一次。